Una señal de exportación nuclear ( NES ) es un péptido diana corto que contiene 4 residuos hidrofóbicos en una proteína que la dirige para exportarla desde el núcleo celular al citoplasma a través del complejo de poro nuclear utilizando transporte nuclear . Tiene el efecto opuesto de una señal de localización nuclear , que se dirige a una proteína ubicada en el citoplasma para importarla al núcleo. La NES es reconocida y unida por las exportinas .
Las NES cumplen varias funciones celulares vitales. Ayudan a regular la posición de las proteínas dentro de la célula. A través de esto, las NES afectan la transcripción y varias otras funciones nucleares que son esenciales para el funcionamiento adecuado de la célula. [1] La exportación de muchos tipos de ARN desde el núcleo es necesaria para el funcionamiento adecuado de la célula. La NES determina qué tipo de vía pueden utilizar los distintos tipos de ARN para salir del núcleo y realizar su función, y las NES pueden afectar la direccionalidad de las moléculas que salen del núcleo. [2]
El análisis por computadora de las NES conocidas encontró que el espaciado más común de los residuos hidrofóbicos es LxxxLxxLxL, donde "L" es un residuo hidrofóbico (a menudo leucina ) y "x" es cualquier otro aminoácido; el espaciado de estos residuos hidrofóbicos puede explicarse mediante el examen de estructuras conocidas que contienen una NES, ya que los residuos críticos generalmente se encuentran en la misma cara de las estructuras secundarias adyacentes dentro de una proteína, lo que les permite interactuar con la exportina. [3] El ácido ribonucleico (ARN) está compuesto de nucleótidos y, por lo tanto, carece de la señal de exportación nuclear para salir del núcleo. Como resultado, la mayoría de las formas de ARN se unirán a una molécula de proteína para formar un complejo de ribonucleoproteína que se exportará desde el núcleo.
El recurso Eukaryotic Linear Motif define el motivo NES para exportin dentro de una única entrada, TRG_NES_CRM1_1. El patrón de secuencia de aminoácidos de una sola letra de NES, en formato de expresión regular , es: [4]
([DEQ].{0,1}[LIM].{2,3}[LIVMF][^P]{2,3}[LMVF].[LMIV].{0,3}[DE])|([DE].{0,1}[LIM].{2,3}[LIVMF][^P]{2,3}[LMVF].[LMIV].{0,3}[DEQ])En la expresión anterior, LIMVFtodos son residuos hidrófobos, mientras que DEQson hidrófilos el ácido aspártico , el ácido glutámico y la glutamina . En lenguaje humano, se trata de una extensión del "patrón común" que incluye residuos hidrófilos que lo rodean, así como ligeras variaciones en la longitud de xxxlos xxfragmentos que se ven arriba.
La exportación nuclear comienza con la unión de Ran-GTP (una proteína G ) a la exportina. Esto provoca un cambio de forma en la exportina , lo que aumenta su afinidad por la carga de exportación. Una vez que la carga está unida, el complejo Ran-exportina-carga sale del núcleo a través del poro nuclear. Las proteínas activadoras de GTPasa (GAP) luego hidrolizan el Ran-GTP a Ran-GDP, y esto provoca un cambio de forma y la posterior liberación de la exportina. Una vez que ya no está unida a Ran, la molécula de exportina también pierde afinidad por la carga nuclear y el complejo se desintegra. La exportina y Ran-GDP se reciclan en el núcleo por separado, y el factor de intercambio de guanina (GEF) en el núcleo cambia el GDP por GTP en Ran.
El proceso de exportación nuclear es responsable de cierta resistencia a los fármacos de quimioterapia . Al limitar la actividad de exportación nuclear de una célula, es posible revertir esta resistencia. Al inhibir el CRM1, el receptor de exportación, se puede ralentizar la exportación a través de la envoltura nuclear. La survivina es una NES que inhibe la apoptosis celular . Interactúa con los husos mitóticos durante la división celular. Debido a la proliferación generalmente rápida de las células tumorales, la survivina se expresa más durante la presencia de cáncer. El nivel de survivina se correlaciona con la resistencia a la quimioterapia de una célula cancerosa y la probabilidad de que esa célula se replique nuevamente. Al producir anticuerpos dirigidos a la NES survivina, se puede aumentar la apoptosis de las células cancerosas. [5]
Las señales de NES se descubrieron por primera vez en la proteína Rev del virus de inmunodeficiencia humana tipo 1 (VIH-1) y en el inhibidor de la proteína quinasa dependiente de AMPc (PKI). El receptor de carioferina CRM1 se ha identificado como el receptor de exportación de NES ricas en leucina en varios organismos y es una proteína conservada evolutivamente. La exportación mediada por CRM1 puede inhibirse eficazmente con el fungicida leptomicina B (LMB), lo que proporciona una excelente verificación experimental de esta vía. [6]
También se ha inhibido experimentalmente la señal NES de otras proteínas con diversas funciones, como la proteína citoesquelética actina , cuyas funciones incluyen la motilidad y el crecimiento celular. El uso de LBM como inhibidor de NES resultó exitoso para la actina, lo que dio como resultado la acumulación de la proteína dentro del núcleo, lo que concluyó que la funcionalidad universal de NES en varios grupos funcionales de proteínas. [7]
No todos los sustratos de NES se exportan de forma constitutiva desde el núcleo, lo que significa que la exportación mediada por CRM1 es un evento regulado. Se han descrito varias formas de regular la exportación dependiente de NES. Estas incluyen el enmascaramiento/desenmascaramiento de NES, la fosforilación e incluso la formación de enlaces disulfuro como resultado de la oxidación.
La unión de la NES al receptor de exportación de una proteína confiere a la función de exportación universal de la NES una activación de exportación individualmente especificada para cada proteína. Los estudios de secuencias de aminoácidos de la NES específicas para proteínas particulares muestran la posibilidad de bloquear la activación de la NES de una proteína con un inhibidor para esa secuencia de aminoácidos mientras que otras proteínas del mismo núcleo permanecen inalteradas. [8]
NESbase es una base de datos de proteínas con señales de exportación nuclear ricas en leucina (NES) verificadas experimentalmente. La verificación la realizan, entre otros, el Centro de Análisis de Secuencias Biológicas de la Universidad Técnica de Dinamarca y el Departamento de Química de Proteínas de la Universidad de Copenhague . Cada entrada en su base de datos incluye información sobre si las señales de exportación nuclear fueron suficientes para la exportación o si solo se trató de un transporte mediado por CRM1 (exportina). [9]